专利名称：分配信号的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分配信号的方法和系统。尤其是对位于附近用户视频信号的分配。家用装置使用卫星线路来的数字或模拟信号已越来越普遍。下述两种情况属于点到多点的通信，由用户自己的天线接收信号，然后将其转送到居室或用户的套房或房屋(直接用户通信)的各个房间；或者是由通常位于一幢建筑物顶上的共用天线接收信号。在后一种情形中，信号通常经一个分配网络分配到公用设施中各用户套房，其中，分配网络是以将各用户耦合到共用天线的同轴电缆为基础的。此处“用户”一词广义上被认为是服务的使用者。
卫星系统的带宽典型值在2吉赫兹的数量级，与已经安装在建筑物中接收UHF-VHF波段来自共用天线的地面或有线电视信号的同轴电缆分配网络不兼容。如何使用已经存在的网络，解决这一问题的已知方案是，将从卫星转发器接收到的每一路数字信号转调成一个窄带信号。这种数字调制是一种如使用一群64态的正交幅度调制(QAM-64)。
图1所示为这类解决方案的一种公知的已有技术。组合1表示一幢包含套房2的建筑。安装在该建筑顶上的共用卫星天线3被耦合到接收设备4，利用连接建筑中的各套房与前述UHF/VHF共用接收天线的同轴电缆5，该接收设备将已处理的信号传送到分配网络。由卫星天线接收的卫星信号，以接收设备和分配网络的方式被传送到各用户。
图2给出了接收设备4的一种更详细的表示形式。该接收设备接收源自卫星天线的信号，处理之后将其传送到分配网络5。它由N个并联的电路组所构成，每组电路包括一个卫星接收电路6、一个调制电路7和一个转换到更高频率的电路8。N对应于天线接收其数字信号的卫星转发器的数目，每个转发器代表一个具体的频带。一幢建筑可有50多路信号被转调，每路源自一个具体的转发器。
卫星接收电路6包含一个选择转发器频率的调谐器、一个解调器和纠错电路，故能传输对应于该转发器通道的压缩数字数据流。调制器电路7执行信号转调(transmodulation)，该信号来自于接收数字数据的电路，该电路调制中频，如35MHz频率的信号，然后，已转调的信号被传送到转换到更高频率的电路8，以便将该频率转换到UHF/VHF频带。每一电路组或耦合到分配电缆的N通路，传输一路UHF/VHF频带内不同频率的信号，每一频率对应于不同通道。从而，用户接收到的信号可用传统的解调器处理。就象对待有线接收一样。
这种解决方案需要使用复杂电路，来自卫星转发器的每路信号均必须独立地转调，以适于在UHF/VHF下行电缆上分配。另一方面，使从单个或多个卫星接收到的所有信号均可在分配网络上获得，会使成本迅速贵得难以接受。如果一个或多个传输与指南节目相关的信息的通道未被选择作转调，则该信息将不会被传送。在传送某些信息项到分配网络之前，可证明处理这些信息项是必须的，例如更新与通道相关的描述数据，故在电路设计中应建立附加约束条件。
当然，为了解决该问题，用新的具有所需2GHz数量级带宽的同轴电缆网络来取代现有的电缆网络，这也是可能的。然而，这种解决方案非常昂贵，且在安装过程中要遇到许多麻烦。
在一幢建筑物中，连接用户与共用天线的UHF/VHF类电缆线路通常使用分支器(repeater)，使得线路单向。为了放大信号以弥补在用户间分用信号所引起的信号衰减，这些分支器是必需的。因此，在采用卫星信号转调的解决方案时，UHF/VHF信号的下行电缆网络，如已安装的网络，不可能有返回通道。
经无线线路转送数字数据也是周知的，例如称之为无线LAN(局域网)的局部域网络转送系统。连接到局域网的工作站之间的数据传输频率约在2.5GHz。然而，这些线路的范围是有限的，其距离约在50到100米。这些线路受到墙壁等的反射所引起的多路径干扰，还受到隔墙和其他障碍物所引起的衰减，因此使安装困难或线路不可靠。
本发明旨在克服上述不足之处。
本发明的目的是提供一种将所接收到的已知频带的信号在至少一幢建筑物中进行分配的方法，其特征在于它执行以下步骤将数字信号转换到另一频带，在共用天线与用户之间进行转换信号的点到多点无线传输，且这种传输是在建筑物外面进行的。
本发明的目的还在于提供一种在至少一幢建筑物内对由卫星天线所接收到的信号进行分配的系统，其特征在于一个共用天线和用户天线均安放在此建筑物外部，该系统包括一个移频电路，一个信号放大器。此移频电路将从卫星天线和其LNB块接收到的信号进行至少一次频率变换，放大器放大如此被转换的信号以馈送给共用天线。
因此，建筑物顶上的天线所接收到的信号经无线线路被分配到用户终端。这种分配的方式是将所接收到的整个卫星频带移频到一个更高频带，并借助于使用用户家中很小尺寸的接收天线。
本发明的主要优点是提供了将卫星信号分配到套房中的一种低成本解决方案。分配设备简单，即用无线线路，且非常安全和廉价。用户天线尺寸很小，如几厘米大，对用户来讲不感到有任何累赘。本发明的优点还有不需要撤换建筑物现有电缆就可以产生返回线路。
本发明的其他特征和优点将在下述说明中明显体现出来，该说明是以非限定性实例和提供附图的形式给出的，其中附图所示为图1示出根据现有技术，在一幢建筑物内卫星信号的传送，图2示出根据现有技术，将卫星信号传送到有线网络的处理设备。
图3示出根据本发明在一幢建筑物内卫星信号的分配。
图4示出根据本发明将卫星信号分配到用户的处理设备。
图5示出根据本发明，在用户住房处接收卫星信号的设备。
图3所示为卫星信号分配的一种示意性说明，该卫星信号由一幢建筑物顶上的共用接收天线接收。
使用相同的数字来代表与图1中相同的各单元。由天线3所接收到的信号被传送到移频电路9，其输出与发射天线11相连。这些信号在每个套房2被接收卫星天线12接收到，天线12安装在套房级，如建筑物的正面。
移频电路9接收来自天线3的卫星信号，并将其从卫星中频频带变换到40.5GHz到42.5GHz频带，所用方法后面详述。这些信号被传送到发射天线11，以便各个用户的接收天线12能接收到信号。由于通信距离很短，由移频电路提供的发射功率可为很小值，每发射一路转发器信号的典型值为1mW。
在实施例的总体布置中，发射天线和各个接收天线均沿建筑物的正面安装，发射天线方向朝下指向建筑物的底部，而各个接收天线方向朝上。所需条件是，根据发射和接收天线的辐射方向图(它们的相对增益)的特性函数，由天线12所接收到的信号的功率密度应与这些天线相连的接收机的灵敏度阈值相兼容。
例如，发送频率约为24GHz、40GHz或60GHz左右，确切地说可用频率范围可能占有大约2GHz宽的频带。
图4给出了根据本发明的分配系统使用的移频电路的详细说明。
由卫星天线3接收来自卫星的信号被低噪声转换器块13(通常为天线的一个集成部件)，或代表低噪声块下变换器的LNB转换后，被传送到移频电路9(在图4中未象所述的这样示出)的输入端，该输入是混频器14的第一输入，此混频器的第二输入取自本地振荡器15。此混频器的输出经带通滤波器16与第二混频器17的第一输入端相连，混频器17的第二输入源自第二本地振荡器18。混频器的输出与功率放大器19相连，该功率放大器所放大的信号向前输送到发射天线20。功率放大器19的输出即为移频电路9的输出，故电路9为所述电路14到19的组合。
借助于低噪声变换器块13，由天线接收到的信号，例如在10.7-12.7GHz频带，第一次被变换到950-2150MHz的中频频带。利用混频器14和提供11GHz频率信号给混频器第二输入端的本地振荡器15，此信号第二次被变换到12GHz频率左右。这样，在此中频上所得到的信号经消像频滤波器16滤波，然后输送给第二混频器17。此混频器在第二输入端接收来自27.5GHz的本地振荡器18的信号，并将输入信号变换到40.5-42.5GHz频带。正是此信号由放大器19放大，才有足够大的功率馈送给天线20，使得建筑物中的所有用户都能接收到。由于每个转发器通道只需低值功率，单个40GHz放大器通常足够放大卫星转发器输送来的且由卫星天线3接收到的所有信号。
由于发射频率高，且用户天线接收的频率也一样高，故发送天线20的尺寸相当小，典型值为直径3cm(厘米)。选择天线的辐射方向图，以便能覆盖建筑物的正面，且对其他建筑物的分配系统干扰最小。例如，选择方向图的形状，以便沿建筑物宽度的方向轴上提供天线波束宽度为60到90度，在另一方向轴上波束宽度为5到20度。
如果存在有无线电频谱频率使用的标准和规则，允许不限制使用额定功率值以下的频率，则传送到地面的功率应限定在一个预定值，以便于选择频率。
图5所示为用户家中接收电路的简图。
共用发射天线20发送的信号由用户天线12接收，然后输送到次谐波混频器21的第一个输入端，此混频器的第二个输入从本地振荡器22馈入。被转换的信号接着被输送到低噪声转换器块23，然后再送到一个标准的卫星接收机24，该接收机将信号馈送到电视机25。
指向建筑物顶部的用户天线获取到40GHz频带的信号。这些信号由一个乘法器和一个混频器构成的次谐波混频器21接收。这样，在与第一个输入端上所接收到的输入信号混频之前，混频器的第二输入端所接收的并源自频率在14.9GHz的本地振荡器的信号首先自倍频。使用此类型的混频器，可以采用较低频率的本地振荡器，因而成本较低。混频器的输出信号被转换成大约11GHz的卫星频带，此信号能被输送到那种在卫星天线后面使用的标准低噪声转换器块(LNB)23。接着此信号由标准卫星接收机(或卫星解调器)24处理。
很容易添加这套设备以产生返回线路，以及在提供给用户的服务中具有重要特性的交互作用。因此，在用户方面，传输通路使得数据能由各用户调度，该传输通路执行到40GHz频带的频率变换，且经安装在天线12后面的收发转换开关输送信号。这些数据由共用天线20获取，同样也借助于一个收发转换开关，将频率转换到卫星频带的接收电路和驱动位于天线3之后的第二收发转换开关的发射电路，然后共用天线20又可以将这些数据送回到卫星。
相似地，为了完善与卫星传输容量的兼容性，能以双极化的2GHz带宽发射，所述的接收通道可分解以便接收其他极化形式的卫星信号。天线20和12都是双极性天线，用户天线的极性开关由用户接收机例如以周知的方式进行控制。
所述设备与卫星信号的接收有关。当分配信号使用城市有线网络时，本发明仍能被采用，在这种情况下，所服务的建筑物未装备适用电缆分配的网络。在建筑物基面上的电缆进入口用采用这些信号所必需的连接件与图4中所述类型的设备相连，这里来自卫星天线的LNB块的信号被源自电缆的信号所取代。因此，UHF线路，例如为朝上类型，发射天线20被安放在建筑物的底部。
例如在一个局部域网络上，从一幢建筑的一层传输数据到另一层也可采用本发明。无线传输的局域网范围受到限定，大约为20米的数量级，只要克服了现有设备通常遇到的衰减和干扰之类的问题，所述方法和设备也能用于在网络上流动的数据在较大距离上的传输和交换。
相当明显，本发明不限定于接收来自单个卫星的数据。源自具有不同极化特性的卫星或其他卫星的信号可以相同的方法进行处理，即采用第二高频转换链路，所有信号都由同一天线20传播给用户。
权利要求
1.在至少一幢建筑物(1)中将所接收的已知频带的信号分配到各用户的方法，其特征在于，它执行信号到另一频带的转换(9)，在共用天线(11，20)和用户天线(12)之间对所转换的信号作点到多点的无线传输，并且所述传输在建筑物(1)之外进行。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，待分配的信号来源于安装在建筑物顶上并接收卫星信号的卫星天线(3)，为了信号传输，此信号被转换到比卫星信号频带更高的一个频带。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，被分配的信号来自于局部区域网络，且该信号从建筑物的一层被传送到另一层。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，通过使用能够以传输和接收模式操作的天线，传输是双向的。
5.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，信号以正交极化方式传输。
6.根据前述任一权利要求的方法，其特征在于，选择传输频率大约在24GHz、40GHz或60GHz左右。
7.在至少一幢建筑物(1)内分配由卫星天线接收的信号的系统，其特征在于，共用天线(20)和用户天线(12)被安置在该建筑物外面，该系统包括一个移频电路(9)，该移频电路对卫星天线和LNB块(3，13)所接收的信号至少进行一次频率变换(14，15；17，18)，一个放大器(19)，放大所转换的信号以馈送给共用天线(20)。
8.根据权利要求7的分配系统，其特征在于，发射天线(20)和接收天线(12)是双极化天线。
9.根据权利要求7或8的分配系统，其特征在于，由天线传输的发射功率被限制在一个预定值上。
全文摘要
分配信号的方法和系统。本发明涉及一种在至少一幢建筑物(1)内将所接收的已知频带的信号分配到各用户方法,其特征在于它执行信号到另一频带的转换(9),将所转换的信号在共用天线(11,20)和用户天线(12)之间进行点到多点的无线传输,且该传输是在建筑物(1)之外进行的。本发明应用于向用户传输由卫星天线所接收到的信号。
文档编号H04B7/15GK1198622SQ98106199
公开日1998年11月11日 申请日期1998年4月14日 优先权日1997年4月14日
发明者戴维·哈里森 申请人:汤姆森多媒体公司